CN105482173A - 一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方及其制备方法，属于汽车轮胎制造技术领域。其包括橡胶100份、炭黑40-60份、防老剂1-4份、氧化锌2-4份、硬脂酸？1-3份、硫磺1-5份、促进剂1-3份、白炭黑3-7份,？硅烷偶联剂Si-69？0-1份，防焦剂CTP？0-0.3份和增塑剂1-4份；炼胶分为母炼和终炼：橡胶在密炼机中与母炼配料氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂混合并分散得到母胶，然后将母胶和硫化粉料硫磺、促进剂、防焦剂混合并分散则在开炼机上，得到产品降低轮胎部件气孔率的橡胶。本发明提供的技术方案通过配方的调整有效地解决工艺问题，具体地通过在现有配方中加入一定量的白炭黑，在几乎不影响硫化胶物性的条件下，显著地降低混炼胶气孔率，延长混炼胶的停放时间，为企业节约大量人力、物力成本。

Description

一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方及其制备方法，其在配方中采用一定量白炭黑降低轮胎部件挤出气孔率，属于汽车轮胎制造技术领域。
背景技术
在轮胎制造中，胎冠、胎侧复合件、软/硬三角以等都要经历压出工序。压出工序主要包括喂料、挤出、冷却、卷曲几个方面。采用中超结构、超结构炭黑的配方压出半成品断面容易出现较高的气孔率，影响半成品的尺寸稳定，增加半成品返回率，造成大量的资源浪费，加重企业的负担。
挤出机机头的压力通常大于4MPa，而此时的胶料温度约为100℃。在这种条件下，微量水分的存在形成了过热水滴，经过挤出机头后，压力突降为常压，过热水滴变为蒸汽，形成了半成品部件断面的气孔。此外，卷入挤出机的空气以及炭黑吸附的空气也对气孔率有贡献。目前，降低气孔率的措施主要有热喂料、缩短停放时间、改善炭黑分散、保证喂料量减少空气卷入等。通过减少胶料中的挥发份(如水、空气等)能够在一定程度上能够减小挤出部件气孔率，但是仍然不能显著地降低大量填充超结构、中超结构炭黑配方的气孔率。
随着配方技术的发展，超结构、中超结构炭黑的应用将会越来越普遍。因此，有效地降低胶料气孔率有着重要的意义。挤出部件气孔率形成的因素有两个：挥发份和混炼胶模量。挥发份的含量与配方、密炼工艺、停放时间、挤出工艺有关，目前主要通过控制这些条件降低混炼胶气孔率。此外，胶料的模量对气孔率也有重要的影响。橡胶是一种高分子材料，天然橡胶、丁苯橡胶等在室温下通常处于高弹态。在挤出条件下，橡胶链段运动能力较强，模量较低，可塑性高，无法有效抵抗过热液滴和空气膨胀，形成气孔。通过实验发现，配方中含有一定量的白炭黑能够显著地增加小应变下混炼胶的模量，抑制气孔的产生。此外，胶料的与传统的混炼胶相比，经过24天的测试，混炼胶的气孔率几乎没有变化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供降低轮胎部件气孔率的橡胶配方及其制备方法，该技术在显著降低混炼胶挤出部件气孔率的同时对硫化胶性能几乎不产生明显影响，同时延长胶料停放时间。
按照本发明提供的技术方案，一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，配方比例如下：橡胶100份、炭黑40-60份、防老剂1-4份、氧化锌2-4份、硬脂酸1-3份、硫磺1-5份、促进剂1-3份、白炭黑3-7份,硅烷偶联剂Si-690-1份，防焦剂CTP0-0.3份和增塑剂1-4份；炼胶分为母炼和终炼：橡胶在密炼机中与母炼配料氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂混合并分散得到母胶，然后将母胶和硫化粉料硫磺、促进剂、防焦剂混合并分散则在开炼机上，得到产品降低轮胎部件气孔率的橡胶。
所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁胶中的一种或几种。
所述炭黑为超结构炭黑、中超结构炭黑或者高结构炭黑。
所述防老剂为防老剂RD和/或防老剂4020。
所述硫磺为可溶性硫磺或不可溶性硫磺。
所述促进剂为促进剂NS、促进剂CZ、促进剂D或促进剂DM中的一种或几种。
所述增塑剂为C5石油树脂、松香、增塑剂A、芳烃油或环烷油中的一种或几种。
所述降低轮胎部件气孔率的橡胶制备方法，步骤为：
(1)母炼：将橡胶100份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸1.5-2.5份、防老剂1-4份、增塑剂1-4份、炭黑40-60份、白炭黑3-7份、硅烷偶联剂Si-690-1份加入小型密炼机中，炼胶8-12分钟，145-165℃排胶，得到母胶；
(2)终炼：将母胶加入辊温为70-80℃的开炼机上，依次加入硫磺1-5份、促进剂1-3份、防焦剂0-0.3份，薄通3-6次，打三角4-8次下片并控制厚度为2-4mm，得到混炼胶；将混炼胶停放1-2天后测定气孔率，满足标准后即得降低轮胎部件气孔率的橡胶。
本发明提供的配方技术显著特征是：含有3-7份白炭黑。
本发明的有益效果：本发明适用于胎冠、胎侧复合件、软/硬三角等部位。混炼采用传统密炼技术进行混炼。本发明所提供的配方可以显著降低挤出胶部件气孔率而几乎不引起硫化胶物性的改变，适用于大量填充超结构、中超结构炭黑、高结构炭黑的胶料。本发明在几乎不影响硫化胶物性的条件下，显著地降低混炼胶气孔率，延长混炼胶的停放时间，为企业节约大量人力、物力成本。
附图说明
图1是对比实施例和实施例1产品停放时间对气孔率的影响曲线图。
具体实施方式
对比实施例
具体为：天然橡胶100份，炭黑45份，防老剂2份，氧化锌3.5份，硬脂酸2.5份，硫磺1份，促进剂CZ1.5份，C5石油树脂1份。
实施例1一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方
具体为：天然橡胶100份，炭黑45份，防老剂2份，氧化锌3.5份，硬脂酸2.5份，硫磺1份，促进剂CZ1.5份，白炭黑6份，硅烷偶联剂Si-691份，防焦剂CTP0.2份，C5石油树脂1份。
将橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、C5石油树脂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂Si-69加入小型密炼机中，炼胶10分钟，155℃排胶，得到母胶；将母胶加入辊温为75±5℃的开炼机上，依次加入硫磺、促进剂CZ和防焦剂CTP，薄通3-6次，打三角6次下片并控制厚度为2-4mm，得到混炼胶；将混炼胶停放1天后测定气孔率，满足标准后即得降低轮胎部件气孔率的橡胶。
气孔率测试：
将厚度为2-4mm的混炼胶试片剪成长宽为3*3cm左右的方块。气孔率测试样品需在100-130℃烘10-30min，并降至室温。采用阿基米德排水法，按照公式一计算气孔率。
η＝(ρ0-ρ1)/ρ0*100/100公式一
其中，ρ0—混炼胶初始密度；ρ1—混炼胶烘后密度；η—混炼胶气孔率。
分别用对比实施例和实施例制备得到的混炼胶试片进行24天测试，测试结果如图1所示，测试条件为105℃，25min，具体结果如图1所示。
从测试结果可以发现，在24天的停放过程中，实施例1，即含有6份白炭黑的配方的气孔率一直保持在5％以内；而对比实施例配方的气孔率峰值超过20％。此外，车间的实验也证明，采用5份白炭黑的胎面配方的气孔率能够在2％以内，而参比配方的气孔率在4％-7％之间。车间实验与小配合实验的差别在于胎面挤出线经过了热炼过程，除去了大量水份，减小了胶料的气孔率。
物性测试：
采用通用测试方法对对比实施例和实施例1的混炼胶试片进行硫化、硬度、拉断伸长率、拉伸强度等物性测试，具体数据如表1所示。
表1物性测试
对比实施例 实施例1
硫化条件151℃ 35分钟 35分钟
邵尔硬度 62 65
拉断伸长率(100％) 520 520
拉伸强度(Mpa) 27.6 27
300％定伸应力(Mpa) 12.7 13.1
撕裂强度(KN/m) 107 101
比重(Mg/cm3) 1.10 1.11
回弹值 47 43
DIN磨耗 125 129
Akron磨耗 0.338 0.323
151℃T90(min) 14.18 13.19
100℃门尼粘度 47 59
127℃焦烧(min) 41.7 31.3
实施例2
一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，配方比例如下：橡胶100份、炭黑40份、防老剂1份、氧化锌4份、硬脂酸1份、硫磺1份、促进剂3份、白炭黑3份，防焦剂CTP0.3份和增塑剂4份；炼胶分为母炼和终炼：橡胶在密炼机中与母炼配料氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂混合并分散得到母胶，然后将母胶和硫化粉料硫磺、促进剂、防焦剂混合并分散则在开炼机上，得到产品降低轮胎部件气孔率的橡胶。
所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶。所述炭黑为超结构炭黑。所述防老剂为防老剂4020。所述硫磺为可溶性硫磺。所述促进剂为促进剂D和促进剂DM。所述增塑剂为增塑剂A。
所述降低轮胎部件气孔率的橡胶制备方法，步骤为：将橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂Si-69加入小型密炼机中，炼胶12分钟，155℃排胶，得到母胶；将母胶加入辊温为80℃的开炼机上，依次加入硫磺、促进剂，薄通6次，打三角4次下片并控制厚度为2mm，得到混炼胶；将混炼胶停放1天后测定气孔率，满足标准后即得降低轮胎部件气孔率的橡胶。
实施例3
一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，配方比例如下：橡胶100份、炭黑60份、防老剂4份、氧化锌4份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂1份、白炭黑7份,硅烷偶联剂Si-691份，防焦剂CTP0.2份和增塑剂2份；炼胶分为母炼和终炼：橡胶在密炼机中与母炼配料氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂混合并分散得到母胶，然后将母胶和硫化粉料硫磺、促进剂、防焦剂混合并分散则在开炼机上，得到产品降低轮胎部件气孔率的橡胶。
所述橡胶为顺丁胶。所述炭黑为高结构炭黑。所述防老剂为防老剂RD和防老剂4020。所述硫磺为不可溶性硫磺。所述促进剂为促进剂DM。所述增塑剂为C5石油树脂、环烷油。
所述降低轮胎部件气孔率的橡胶制备方法，步骤为：将橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂Si-69加入小型密炼机中，炼胶8分钟，155℃排胶，得到母胶；将母胶加入辊温为70℃的开炼机上，依次加入硫磺、促进剂、防焦剂，薄通4次，打三角6次下片并控制厚度为4mm，得到混炼胶；将混炼胶停放1天后测定气孔率，满足标准后即得降低轮胎部件气孔率的橡胶。
本发明提供的技术方案通过配方的调整解决工艺问题，具体地通过在现有配方中加入一定量的白炭黑，在几乎不影响硫化胶物性的条件下，显著地降低混炼胶气孔率，延长混炼胶的停放时间，为企业节约大量人力、物力成本。

Claims (8)

1.一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是配方比例如下：橡胶100份、炭黑40-60份、防老剂1-4份、氧化锌2-4份、硬脂酸1-3份、硫磺1-5份、促进剂1-3份、白炭黑3-7份,硅烷偶联剂Si-690-1份，防焦剂CTP0-0.3份和增塑剂1-4份；炼胶分为母炼和终炼：橡胶在密炼机中与母炼配料氧化锌、硬脂酸、防老剂、增塑剂、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂混合并分散得到母胶，然后将母胶和硫化粉料硫磺、促进剂、防焦剂混合并分散则在开炼机上，得到产品降低轮胎部件气孔率的橡胶。
2.一种降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁胶中的一种或几种。
3.如权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述炭黑为超结构炭黑、中超结构炭黑或者高结构炭黑。
4.如权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述防老剂为防老剂RD和/或防老剂4020。
5.如权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述硫磺为可溶性硫磺或不可溶性硫磺。
6.如权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述促进剂为促进剂NS、促进剂CZ、促进剂D或促进剂DM中的一种或几种。
7.如权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶配方，其特征是：所述增塑剂为C5石油树脂、松香、增塑剂A、芳烃油或环烷油中的一种或几种。
8.权利要求1所述降低轮胎部件气孔率的橡胶制备方法，其特征在于步骤为：
（1）母炼：将橡胶100份、氧化锌2-3.5份、硬脂酸1.5-2.5份、防老剂1-4份、增塑剂1-4份、炭黑40-60份、白炭黑3-7份、硅烷偶联剂Si-690-1份加入小型密炼机中，炼胶8-12分钟，145-165℃排胶，得到母胶；
（2）终炼：将母胶加入辊温为70-80℃的开炼机上，依次加入硫磺1-5份、促进剂1-3份、防焦剂0-0.3份，薄通3-6次，打三角4-8次下片并控制厚度为2-4mm，得到混炼胶；将混炼胶停放1天后测定气孔率，满足标准后即得降低轮胎部件气孔率的橡胶。
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